Nature.com ला भेट दिल्याबद्दल धन्यवाद. तुम्ही वापरत असलेल्या ब्राउझरच्या आवृत्तीमध्ये CSS साठी मर्यादित समर्थन आहे. सर्वोत्तम अनुभवासाठी, आम्ही शिफारस करतो की तुम्ही अद्ययावत ब्राउझर वापरा (किंवा इंटरनेट एक्सप्लोररमध्ये कॉम्पॅटिबिलिटी मोड अक्षम करा). यादरम्यान, सतत समर्थन सुनिश्चित करण्यासाठी, आम्ही ही साइट स्टाईल्स आणि जावास्क्रिप्टशिवाय प्रस्तुत करू.
पक्ष्यांची प्रजननक्षमता ही शुक्राणू साठवण नलिकेमध्ये (SST) दीर्घ कालावधीसाठी पुरेसे व्यवहार्य शुक्राणू साठवण्याच्या त्यांच्या क्षमतेवर अवलंबून असते. शुक्राणू SST मध्ये नेमके कसे प्रवेश करतात, तिथे कसे राहतात आणि बाहेर पडतात, ही नेमकी प्रक्रिया अजूनही विवादास्पद आहे. शार्कसी कोंबडीच्या शुक्राणूंमध्ये एकत्र येण्याची (agglutination) उच्च प्रवृत्ती दिसून आली, ज्यामुळे अनेक पेशी असलेले गतिशील तंतुमय गठ्ठे तयार झाले. अपारदर्शक फॅलोपियन ट्यूबमध्ये शुक्राणूंची गतिशीलता आणि वर्तन पाहण्यात येणाऱ्या अडचणीमुळे, आम्ही शुक्राणूंच्या एकत्र येण्याचा आणि गतिशीलतेचा अभ्यास करण्यासाठी शुक्राणूंच्या छेदासारखाच सूक्ष्म-चॅनेल छेद असलेल्या मायक्रोफ्लुइडिक उपकरणाचा वापर केला. या अभ्यासात शुक्राणूंचे गठ्ठे कसे तयार होतात, ते कसे फिरतात आणि SST मध्ये शुक्राणूंचा मुक्काम वाढवण्यात त्यांची संभाव्य भूमिका काय असू शकते, यावर चर्चा केली आहे. जेव्हा हायड्रोस्टॅटिक दाबाद्वारे (प्रवाह दर = ३३ µm/s) मायक्रोफ्लुइडिक चॅनेलमध्ये द्रव प्रवाह निर्माण केला गेला, तेव्हा आम्ही शुक्राणूंचा वेग आणि प्रवाहशास्त्रीय वर्तनाचा अभ्यास केला. शुक्राणू प्रवाहाच्या विरुद्ध दिशेने पोहण्याचा कल ठेवतात (पॉझिटिव्ह रिओलॉजी) आणि एकेरी शुक्राणूंच्या तुलनेत शुक्राणूंच्या जुडग्याचा वेग लक्षणीयरीत्या कमी होतो. जसजसे अधिक एकेरी शुक्राणू सामील होतात, तसतसे शुक्राणूंचे जुडगे सर्पिलाकारात फिरताना आणि त्यांची लांबी व जाडी वाढताना दिसून आले आहे. ३३ µm/s पेक्षा जास्त वेगाच्या द्रव प्रवाहात वाहून जाणे टाळण्यासाठी, शुक्राणूंचे पुंजके मायक्रोफ्लुइडिक चॅनेलच्या बाजूच्या भिंतींजवळ येऊन त्यांना चिकटत असल्याचे दिसून आले. ३३ µm/s पेक्षा जास्त वेगाच्या द्रव प्रवाहात वाहून जाणे टाळण्यासाठी, शुक्राणूंचे पुंजके मायक्रोफ्लुइडिक चॅनेलच्या बाजूच्या भिंतींजवळ येऊन त्यांना चिकटत असल्याचे दिसून आले. Было замечено, что пучки сперматозоидов приближаются и прилипают к боковым стенкам микрофлюидных каналов, чбясьмых каналов со скоростью потока жидкости> 33 мкм / с. ३३ µm/s पेक्षा जास्त द्रव प्रवाह दरावर वाहून जाणे टाळण्यासाठी शुक्राणूंचे पुंजके मायक्रोफ्लुइडिक चॅनेलच्या बाजूच्या भिंतींजवळ येऊन चिकटतात असे दिसून आले आहे.观察到精子束接近并粘附在微流体通道的侧壁，以避免被流体流速> 33 µm/s 扫上。33 µm/s 扫过. Было замечено, что пучки сперматозоидов приближаются и прилипают к боковым стенкам микрожидкостного канала, чтобы сперматозоидов потоком жидкости со скоростью > 33 мкм/с. >33 µm/s च्या वेगाने होणाऱ्या द्रव प्रवाहामुळे वाहून जाणे टाळण्यासाठी, शुक्राणूंचे पुंजके मायक्रोफ्लुइडिक चॅनेलच्या बाजूच्या भिंतींजवळ येऊन चिकटून राहतात असे दिसून आले आहे.स्कॅनिंग आणि ट्रान्समिशन इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपीद्वारे असे दिसून आले की शुक्राणूंचे पुंजके भरपूर घन पदार्थाने आधारलेले होते. प्राप्त झालेली माहिती शार्काझी कोंबडीच्या शुक्राणूंची अद्वितीय गतिशीलता, तसेच शुक्राणूंची एकत्र येऊन गतिशील पुंजके तयार करण्याची क्षमता दर्शवते, ज्यामुळे एसएमटीमध्ये शुक्राणूंच्या दीर्घकालीन साठवणुकीबद्दल अधिक चांगल्या प्रकारे समजून घेण्यास मदत होते.
मानव आणि बहुतेक प्राण्यांमध्ये फलन होण्यासाठी, शुक्राणू आणि अंडी योग्य वेळी फलनाच्या ठिकाणी पोहोचणे आवश्यक असते. त्यामुळे, समागम अंडोत्सर्जनाच्या आधी किंवा त्याच वेळी झाला पाहिजे. दुसरीकडे, काही सस्तन प्राणी, जसे की कुत्रे, तसेच कीटक, मासे, सरपटणारे प्राणी आणि पक्षी यांसारख्या गैर-सस्तन प्रजाती, त्यांची अंडी फलनासाठी तयार होईपर्यंत त्यांच्या प्रजनन अवयवांमध्ये शुक्राणू दीर्घ काळासाठी साठवून ठेवतात (असमकालिक फलन¹). पक्षी अंडी फलित करण्यास सक्षम असलेल्या शुक्राणूंची व्यवहार्यता २-१० आठवड्यांपर्यंत टिकवून ठेवू शकतात².
हे एक वैशिष्ट्यपूर्ण गुणधर्म आहे जे पक्ष्यांना इतर प्राण्यांपासून वेगळे करते, कारण यामुळे एकाच वीर्यसेचनानंतर अनेक आठवड्यांपर्यंत, एकाच वेळेस समागम आणि अंडोत्सर्जन न होताही, फलनाची उच्च शक्यता निर्माण होते. शुक्राणू साठवणारी मुख्य नलिका (SST) ही गर्भाशय-योनीच्या संधीवरील अंतर्गत श्लेष्मल पटलाच्या घड्यांमध्ये स्थित असते. शुक्राणू स्पर्म बँकेत कसे प्रवेश करतात, राहतात आणि बाहेर पडतात, यामागील यंत्रणा आजपर्यंत पूर्णपणे समजलेली नाही. पूर्वीच्या अभ्यासांवर आधारित अनेक गृहितके मांडली गेली आहेत, परंतु त्यापैकी एकाचीही पुष्टी झालेली नाही.
फॉर्मन४ यांनी असा सिद्धांत मांडला की, शुक्राणू SST उपकला पेशींवर असलेल्या प्रथिन वाहिन्यांमधून (ऱ्हीओलॉजी) द्रव प्रवाहाच्या विरुद्ध दिशेने सतत दोलनशील हालचाल करून SST पोकळीमध्ये आपला मुक्काम टिकवून ठेवतात. शुक्राणूंना SST पोकळीत ठेवण्यासाठी आवश्यक असलेल्या सततच्या कशाभिकांच्या (फ्लॅजेलर) हालचालीमुळे ATP चा साठा कमी होतो आणि अखेरीस त्यांची गतिशीलता कमी होते, जोपर्यंत द्रव प्रवाहामुळे शुक्राणू स्पर्म बँकेतून बाहेर वाहून नेले जात नाहीत आणि अंड्याचे फलन करण्यासाठी आरोही फॅलोपियन ट्यूबमधून खाली नवीन प्रवास सुरू करत नाहीत (फॉर्मन४). शुक्राणू साठवणुकीच्या या मॉडेलला SST उपकला पेशींमध्ये उपस्थित असलेल्या ॲक्वापोरिन्स २, ३ आणि ९ च्या इम्युनोसायटोकेमिस्ट्रीद्वारे केलेल्या शोधाने समर्थन मिळते. आजपर्यंत, कोंबडीच्या वीर्याची ऱ्हीओलॉजी आणि SST साठवणूक, योनीमार्गातील शुक्राणू निवड आणि शुक्राणू स्पर्धा यांमधील तिच्या भूमिकेवर अभ्यास उपलब्ध नाहीत. कोंबड्यांमध्ये, नैसर्गिक समागमानंतर शुक्राणू योनीमध्ये प्रवेश करतात, परंतु ८०% पेक्षा जास्त शुक्राणू समागमानंतर लगेचच योनीमार्गातून बाहेर टाकले जातात. यावरून असे सूचित होते की पक्ष्यांमध्ये शुक्राणू निवडीसाठी योनी हे प्राथमिक ठिकाण आहे. याव्यतिरिक्त, असे नोंदवले गेले आहे की योनीमध्ये फलित झालेल्या शुक्राणूंपैकी १% पेक्षा कमी शुक्राणू SSTs मध्ये पोहोचतात². पिल्लांच्या योनीमध्ये कृत्रिम रेतन केल्यावर, रेतनानंतर २४ तासांनी SST मध्ये पोहोचणाऱ्या शुक्राणूंची संख्या वाढण्याची प्रवृत्ती दिसून येते. आतापर्यंत, या प्रक्रियेदरम्यान शुक्राणू निवडीची यंत्रणा अस्पष्ट आहे, आणि SST मध्ये शुक्राणूंच्या प्रवेशामध्ये शुक्राणूंची गतिशीलता महत्त्वाची भूमिका बजावू शकते. फॅलोपियन ट्यूबच्या जाड आणि अपारदर्शक भिंतींमुळे, पक्ष्यांच्या फॅलोपियन ट्यूबमधील शुक्राणूंच्या गतिशीलतेवर थेट लक्ष ठेवणे कठीण आहे. त्यामुळे, फलनानंतर शुक्राणू SST मध्ये कसे जातात याबद्दल आपल्याकडे मूलभूत ज्ञानाचा अभाव आहे.
सस्तन प्राण्यांच्या जननेंद्रियांमध्ये शुक्राणूंच्या वहनावर नियंत्रण ठेवणारा एक महत्त्वाचा घटक म्हणून रिओलॉजीला अलीकडेच मान्यता मिळाली आहे. गतिशील शुक्राणूंच्या प्रतिप्रवाही स्थलांतर करण्याच्या क्षमतेवर आधारित, झफरानी आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी8 बंदिस्त वीर्य नमुन्यांमधून गतिशील शुक्राणू निष्क्रियपणे वेगळे करण्यासाठी कोरा मायक्रोफ्लुइडिक प्रणालीचा वापर केला. या प्रकारची वीर्य वर्गीकरण पद्धत वैद्यकीय वंध्यत्व उपचार आणि नैदानिक ​​संशोधनासाठी आवश्यक आहे, आणि वेळखाऊ व श्रमसाध्य असलेल्या तसेच शुक्राणूंची आकारिकी आणि संरचनात्मक अखंडता धोक्यात आणू शकणाऱ्या पारंपरिक पद्धतींपेक्षा या पद्धतीला प्राधान्य दिले जाते. तथापि, आजपर्यंत, कोंबड्यांच्या जननेंद्रियांमधून स्रवणाऱ्या पदार्थांचा शुक्राणूंच्या गतिशीलतेवरील परिणामावर कोणताही अभ्यास झालेला नाही.
SST मध्ये साठवलेल्या शुक्राणूंना टिकवून ठेवणारी यंत्रणा कोणतीही असली तरी, अनेक संशोधकांनी असे निरीक्षण केले आहे की कोंबड्या ९, १०, लावे २, आणि टर्की ११ यांच्या SST मध्ये असलेले शुक्राणू एकमेकांना चिकटून एकत्र येतात आणि एकत्रित शुक्राणूंचे गठ्ठे तयार करतात. लेखकांचे असे मत आहे की या एकत्रीकरणाचा आणि SST मध्ये शुक्राणूंच्या दीर्घकालीन साठवणुकीचा संबंध आहे.
टिंगारी आणि लेक१२ यांनी कोंबडीच्या शुक्राणू-ग्रहण करणाऱ्या ग्रंथीमधील शुक्राणूंमध्ये एक घट्ट संबंध असल्याचे नोंदवले आणि पक्ष्यांचे शुक्राणू सस्तन प्राण्यांच्या शुक्राणूंप्रमाणेच एकत्र येतात का, असा प्रश्न उपस्थित केला. त्यांचा असा विश्वास आहे की, लहान जागेत मोठ्या संख्येने शुक्राणूंच्या उपस्थितीमुळे निर्माण होणाऱ्या तणावामुळे शुक्रवाहिनीमध्ये शुक्राणूंमध्ये घट्ट संबंध निर्माण होतात.
ताज्या लटकत्या काचेच्या स्लाईड्सवर शुक्राणूंच्या वर्तनाचे मूल्यांकन करताना, विशेषतः वीर्याच्या थेंबांच्या कडांवर, गुच्छीकरणाची तात्पुरती चिन्हे दिसू शकतात. तथापि, सततच्या हालचालीशी संबंधित फिरण्याच्या क्रियेमुळे गुच्छीकरणात अनेकदा अडथळा येत होता, ज्यामुळे या घटनेचे तात्पुरते स्वरूप स्पष्ट होते. संशोधकांच्या असेही लक्षात आले की, जेव्हा वीर्यामध्ये विरलक मिसळले गेले, तेव्हा लांबट "धाग्यासारखे" पेशींचे समूह दिसू लागले.
शुक्राणूची प्रतिकृती बनवण्याचे सुरुवातीचे प्रयत्न लटकलेल्या थेंबातून एक पातळ तार काढून केले गेले, ज्यामुळे वीर्याच्या थेंबातून एक लांबट, शुक्राणूसारखी पुटिका बाहेर डोकावली. शुक्राणू त्या पुटिकेमध्ये लगेचच समांतर रेषेत आले, परंतु त्रिमितीय (3D) मर्यादेमुळे ते संपूर्ण एकक लवकरच नाहीसे झाले. म्हणून, शुक्राणूंच्या एकत्रीकरणाचा (agglutination) अभ्यास करण्यासाठी, वेगळ्या केलेल्या शुक्राणू साठवण नलिकांमध्ये (sperm storage tubules) शुक्राणूंची हालचाल आणि वर्तन थेट पाहणे आवश्यक आहे, जे साध्य करणे कठीण आहे. त्यामुळे, शुक्राणूंची हालचाल आणि एकत्रीकरण वर्तनाच्या अभ्यासाला साहाय्य करण्यासाठी शुक्राणूंची प्रतिकृती बनवणारे एक उपकरण विकसित करणे आवश्यक आहे. ब्रिलार्ड आणि सहकाऱ्यांनी (Brillard et al) अहवाल दिला आहे की प्रौढ पिल्लांमधील शुक्राणू साठवण नलिकांची सरासरी लांबी ४००-६०० µm असते, परंतु काही SSTs २००० µm पर्यंत लांब असू शकतात. मेरो आणि ओगासावारा१४ यांनी शुक्रजनन ग्रंथींचे विस्तारित आणि अविस्तारित शुक्राणू साठवण नलिकांमध्ये विभाजन केले, ज्या दोन्ही लांबीला (~५०० µm) आणि मानेच्या रुंदीला (~३८ µm) समान होत्या, परंतु नलिकांचा सरासरी ल्युमेन व्यास अनुक्रमे ५६.६ आणि ११.२ μm होता. सध्याच्या अभ्यासात, आम्ही २०० µm × २० µm (रुंदी × उंची) चॅनल आकाराचे मायक्रोफ्लुइडिक उपकरण वापरले, ज्याचा आडवा छेद विस्तारित SST च्या काहीसा जवळचा आहे. याव्यतिरिक्त, आम्ही वाहत्या द्रवातील शुक्राणूंची गतिशीलता आणि एकत्रीकरण वर्तनाचे परीक्षण केले, जे फोरमनच्या गृहितकाशी सुसंगत आहे की SST उपकला पेशींद्वारे तयार केलेला द्रव शुक्राणूंना ल्युमेनमध्ये प्रतिप्रवाह (ऱ्हीओलॉजिकल) दिशेने ठेवतो.
फॅलोपियन ट्यूबमधील शुक्राणूंच्या गतिशीलतेचे निरीक्षण करण्यातील समस्यांवर मात करणे आणि गतिशील वातावरणात शुक्राणूंच्या प्रवाहशास्त्र व वर्तनाचा अभ्यास करण्यातील अडचणी टाळणे, हा या अभ्यासाचा उद्देश होता. कोंबडीच्या जननेंद्रियांमधील शुक्राणूंच्या गतिशीलतेचे अनुकरण करण्यासाठी, हायड्रोस्टॅटिक दाब निर्माण करणाऱ्या एका मायक्रोफ्लुइडिक उपकरणाचा वापर करण्यात आला.
जेव्हा पातळ केलेल्या शुक्राणूंच्या नमुन्याचा (१:४०) एक थेंब मायक्रोचॅनल उपकरणात टाकला गेला, तेव्हा दोन प्रकारचे शुक्राणूंचे चलनवलन ओळखता आले (विलग शुक्राणू आणि बद्ध शुक्राणू). याव्यतिरिक्त, शुक्राणू प्रवाहाच्या विरुद्ध दिशेने पोहण्याचा कल दर्शवत होते (सकारात्मक रिओलॉजी; व्हिडिओ १, २). जरी शुक्राणूंच्या समूहांचा वेग एकट्या शुक्राणूंपेक्षा कमी होता (p < 0.001), तरीही त्यांनी सकारात्मक रिओटॅक्सिस दर्शविणाऱ्या शुक्राणूंची टक्केवारी वाढवली (p < 0.001; तक्ता 2). जरी शुक्राणूंच्या समूहांचा वेग एकट्या शुक्राणूंपेक्षा कमी होता (p < 0.001), तरीही त्यांनी सकारात्मक रिओटॅक्सिस दर्शविणाऱ्या शुक्राणूंची टक्केवारी वाढवली (p < 0.001; तक्ता 2). Хотя пучки сперматозоидов имели более низкую скорость, чем у одиночных сперматозоидов (p < 0,001), они увеличева сперматозоидов сперматозоидов, демонстрирующих положительный реотаксис (p < 0,001; таблица 2). जरी शुक्राणूंच्या गुच्छांचा वेग एकल शुक्राणूंपेक्षा कमी होता (p < 0.001), तरीही त्यांनी सकारात्मक रिओटॅक्सिस दर्शविणाऱ्या शुक्राणूंची टक्केवारी वाढवली (p < 0.001; तक्ता 2).尽管精子束的速度低于孤独精子的速度（p < 0.001）, 但它们增加了显示阳性流变性的精子百分比）p <0.001；表2）.尽管 精子束 的 速度 低于 孤独 的 速度 （p <0.001） ， 但 增加 了 显示 阳性性 显示百分比 （p <0.001 ； 2....... Хотя скорость пучков сперматозоидов была ниже, чем у одиночных сперматозоидов (p < 0,001), они увеличивали процостозоидов положительной реологией (p < 0,001; таблица 2). जरी शुक्राणूंच्या गुच्छांचा वेग एकल शुक्राणूंपेक्षा कमी होता (p < 0.001), तरीही त्यांनी सकारात्मक रिओलॉजी असलेल्या शुक्राणूंची टक्केवारी वाढवली (p < 0.001; तक्ता 2).एका शुक्राणूसाठी आणि शुक्राणूंच्या गुच्छांसाठी सकारात्मक रिओलॉजीची शक्यता अनुक्रमे अंदाजे ५३% आणि ८५% आहे.
असे दिसून आले आहे की शार्काशी कोंबडीचे शुक्राणू वीर्यस्खलनानंतर लगेचच डझनभर शुक्राणूंचे रेषीय गठ्ठे तयार करतात. हे गठ्ठे कालांतराने लांबी आणि जाडीत वाढतात आणि विरून जाण्यापूर्वी अनेक तास शरीराबाहेर राहू शकतात (व्हिडिओ ३). हे तंतुमय गठ्ठे एपिडिडायमिसच्या शेवटी तयार होणाऱ्या एकिडनाच्या शुक्राणूंसारखे दिसतात. शार्काशी कोंबडीच्या वीर्यामध्ये गोळा केल्यानंतर एका मिनिटापेक्षा कमी वेळात एकत्र येऊन जाळीदार गठ्ठा तयार करण्याची उच्च प्रवृत्ती असल्याचे आढळले आहे. हे गठ्ठे गतिशील असतात आणि जवळच्या कोणत्याही भिंतींना किंवा स्थिर वस्तूंना चिकटण्यास सक्षम असतात. जरी शुक्राणूंचे गठ्ठे शुक्राणू पेशींचा वेग कमी करत असले तरी, हे स्पष्ट आहे की स्थूलमानाने ते त्यांची रेषीयता वाढवतात. गठ्ठ्यांमध्ये गोळा केलेल्या शुक्राणूंच्या संख्येनुसार गठ्ठ्यांची लांबी बदलते. गठ्ठ्याचे दोन भाग वेगळे केले गेले: सुरुवातीचा भाग, ज्यामध्ये एकत्र आलेल्या शुक्राणूचे मोकळे डोके समाविष्ट होते, आणि शेवटचा भाग, ज्यामध्ये शुक्राणूची शेपटी आणि संपूर्ण दूरस्थ टोक समाविष्ट होते. हाय-स्पीड कॅमेरा (950 fps) वापरून केलेल्या निरीक्षणात, गुच्छाच्या सुरुवातीच्या भागात एकत्र आलेल्या शुक्राणूंची मोकळी डोकी दिसली. ही डोकी त्यांच्या दोलनशील गतीमुळे गुच्छाच्या हालचालीस कारणीभूत ठरतात आणि सर्पिलाकार गतीने उर्वरित शुक्राणूंना गुच्छात ओढतात (व्हिडिओ ४). तथापि, लांब झुबक्यांमध्ये असे दिसून आले आहे की, काही मोकळी शुक्राणूंची डोकी शरीराला आणि झुबक्याच्या शेवटच्या भागाला चिकटलेली असतात आणि ती झुबक्याला पुढे ढकलण्यास मदत करण्यासाठी पंखांप्रमाणे कार्य करतात.
द्रवाच्या मंद प्रवाहात असताना, शुक्राणूंचे पुंजके एकमेकांना समांतर सरकतात, तथापि, प्रवाहाचा वेग वाढल्यावर प्रवाहाने वाहून जाऊ नये म्हणून ते एकमेकांवर येऊ लागतात आणि स्थिर असलेल्या प्रत्येक गोष्टीला चिकटतात. जेव्हा काही शुक्राणू एकमेकांच्या जवळ येतात, तेव्हा हे पुंजके तयार होतात; ते एकाच वेळी हालचाल करू लागतात, एकमेकांभोवती गुंडाळले जातात आणि नंतर एका चिकट पदार्थाला चिकटतात. आकृती १ आणि २ मध्ये दाखवले आहे की शुक्राणू एकमेकांच्या जवळ कसे येतात आणि त्यांच्या शेपटी एकमेकांभोवती गुंडाळल्याने एक जोड तयार होतो.
शुक्राणूंच्या प्रवाहशास्त्राचा अभ्यास करण्यासाठी संशोधकांनी मायक्रोचॅनलमध्ये द्रव प्रवाह निर्माण करण्याकरिता जलस्थितिक दाब लागू केला. २०० µm × २० µm (रुंदी × उंची) आकाराचा आणि ३.६ µm लांबीचा मायक्रोचॅनल वापरण्यात आला. दोन्ही टोकांना सिरिंज बसवलेल्या कंटेनरच्या मध्ये मायक्रोचॅनलचा वापर केला. चॅनल अधिक दृश्यमान करण्यासाठी खाद्यरंगाचा वापर करण्यात आला.
इंटरकनेक्ट केबल्स आणि ॲक्सेसरीज भिंतीला बांधा. हा व्हिडिओ फेज कॉन्ट्रास्ट मायक्रोस्कोपने घेतला आहे. प्रत्येक प्रतिमेसोबत, फेज कॉन्ट्रास्ट मायक्रोस्कोपी आणि मॅपिंग प्रतिमा सादर केल्या आहेत. (A) दोन प्रवाहांच्या मधले कनेक्शन हेलिकल गतीमुळे (लाल बाण) प्रवाहाला विरोध करते. (B) ट्यूब बंडल आणि चॅनलच्या भिंतीमधील कनेक्शन (लाल बाण), त्याच वेळी ते इतर दोन बंडल्सना (पिवळे बाण) जोडलेले आहेत. (C) मायक्रोफ्लुइडिक चॅनलमधील शुक्राणूंचे बंडल्स एकमेकांशी जोडले जाऊ लागतात (लाल बाण), ज्यामुळे शुक्राणूंच्या बंडल्सचे जाळे तयार होते. (D) शुक्राणूंच्या बंडल्सच्या नेटवर्कची निर्मिती.
जेव्हा विरल केलेल्या शुक्राणूंचा एक थेंब मायक्रोफ्लुइडिक उपकरणात टाकला गेला आणि प्रवाह निर्माण केला गेला, तेव्हा शुक्राणूंचा झोत प्रवाहाच्या विरुद्ध दिशेने जाताना दिसला. शुक्राणूंचे पुंजके मायक्रोचॅनेलच्या भिंतींना घट्ट चिकटून बसतात आणि पुंजक्यांच्या सुरुवातीच्या भागातील मोकळी डोकी त्यांना घट्ट चिकटतात (व्हिडिओ ५). प्रवाहाने वाहून जाण्यापासून स्वतःला वाचवण्यासाठी, ते त्यांच्या मार्गातील कचऱ्यासारख्या कोणत्याही स्थिर कणांना चिकटतात. कालांतराने, या झुबक्यांचे लांब तंतू बनतात, जे इतर एकल शुक्राणू आणि लहान झुबक्यांना अडकवतात (व्हिडिओ ६). जसा प्रवाह मंदावू लागतो, तसे शुक्राणूंच्या लांब रांगा शुक्राणूंच्या रेषांचे जाळे तयार करू लागतात (व्हिडिओ ७; आकृती २).
उच्च प्रवाह वेगावर (V > 33 µm/s), अनेक वैयक्तिक शुक्राणूंना पकडण्याच्या प्रयत्नात धाग्यांच्या सर्पिल हालचाली वाढतात, ज्यामुळे जुडगे तयार होऊन प्रवाहाच्या वाहून नेणाऱ्या शक्तीला अधिक चांगल्या प्रकारे प्रतिकार करता येतो. उच्च प्रवाह वेगावर (V > 33 µm/s), अनेक वैयक्तिक शुक्राणूंना पकडण्याच्या प्रयत्नात धाग्यांच्या सर्पिल हालचाली वाढतात, ज्यामुळे जुडगे तयार होऊन प्रवाहाच्या वाहून नेणाऱ्या शक्तीला अधिक चांगल्या प्रकारे प्रतिकार करता येतो. При высокой скорости потока (V > 33 мкм/с) спиралевидные движения нитей усиливаются, поскольку они пытаются поймавидные мкм/с сперматозоидов, образующих пучки, которые лучше противостоят дрейфующей силе потока. उच्च प्रवाह दरांवर (V > 33 µm/s), तंतूंच्या सर्पिलाकार हालचाली वाढतात कारण ते अनेक स्वतंत्र शुक्राणूंना पकडण्याचा प्रयत्न करतात आणि असे जुडगे तयार करतात जे प्रवाहाच्या ओढ्याला अधिक चांगल्या प्रकारे प्रतिकार करू शकतात.在高流速(V > 33 µm/s)时,螺纹的螺旋运动增加,以试图捕捉许多形成束的单个精子,从而更好的地抵抗.在 高 流速 (v> 33 µm/s) 时, 的 螺旋 运动 增加, 以 试图 许多 形成 束 单 个 精精图抵抗 的 漂移力。 .. При высоких скоростях потока (V > 33 мкм/с) сперматозоидов, образующих пучки, чтобы лучше сопротивляться силам дрейфа потока. उच्च प्रवाह दरांवर (V > 33 µm/s), प्रवाहाच्या वहन शक्तींना अधिक चांगल्या प्रकारे प्रतिकार करण्यासाठी जुडगे तयार करणाऱ्या अनेक वैयक्तिक शुक्राणूंना पकडण्याच्या प्रयत्नात तंतूंची सर्पिल हालचाल वाढते.त्यांनी बाजूच्या भिंतींना सूक्ष्म वाहिन्या जोडण्याचाही प्रयत्न केला.
प्रकाश सूक्ष्मदर्शकाचा (LM) वापर करून शुक्राणूंचे पुंजके हे शुक्राणूंच्या डोक्यांचे आणि वळलेल्या शेपटींचे समूह म्हणून ओळखले गेले. विविध स्वरूपातील शुक्राणूंचे पुंजके हे पिळवटलेली डोकी आणि कशाभिकांचे समूह, अनेक जोडलेल्या शुक्राणूंच्या शेपटी, शेपटीला जोडलेली शुक्राणूंची डोकी, आणि अनेक जोडलेल्या केंद्रकांसह वाकलेली केंद्रके असलेली शुक्राणूंची डोकी म्हणून देखील ओळखले गेले आहेत. पारेषण इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकाद्वारे (TEM) असे दिसून आले की, शुक्राणूंचे पुंजके हे शुक्राणूंच्या डोक्यांचे आवरणयुक्त समूह होते आणि या शुक्राणूंच्या समूहांमध्ये गुंडाळलेल्या शेपटींचे एक जोडलेले जाळे दिसून आले.
प्रकाश सूक्ष्मदर्शकाचा (अर्धा छेद), स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकाचा (SEM) आणि ट्रान्समिशन इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकाचा (TEM) वापर करून शुक्राणूंचे आकारविज्ञान आणि अतिसूक्ष्म रचना, तसेच शुक्राणूंच्या जुडग्यांची निर्मिती यांचा अभ्यास करण्यात आला; शुक्राणूंच्या स्मीअर्सना ॲक्रिडिन ऑरेंजने रंगवून एपिफ्लोरोसेन्स सूक्ष्मदर्शकाचा वापर करून तपासण्यात आले.
अ‍ॅक्रिडिन ऑरेंजने स्पर्म स्मीअर रंगवल्यावर (आकृती ३बी) असे दिसून आले की, शुक्राणूंची डोकी एकमेकांना चिकटलेली होती आणि स्रावी पदार्थाने झाकलेली होती, ज्यामुळे मोठे झुबके तयार झाले होते (आकृती ३डी). शुक्राणूंचे गठ्ठे हे जोडलेल्या शेपटींच्या जाळ्याने बनलेल्या शुक्राणूंच्या समूहांनी बनलेले होते (आकृती ४ए-सी). शुक्राणूंचे गठ्ठे हे एकत्र चिकटलेल्या अनेक शुक्राणूंच्या शेपटींनी बनलेले असतात (आकृती ४डी). स्रावांनी (आकृती ४ई,एफ) शुक्राणूंच्या गठ्ठ्यांची डोकी झाकलेली होती.
शुक्राणूंच्या जुडग्याची निर्मिती: फेज कॉन्ट्रास्ट मायक्रोस्कोपी आणि ॲक्रिडिन ऑरेंजने रंगवलेल्या शुक्राणूंच्या स्मीअर्सचा वापर करून असे दिसून आले की शुक्राणूंची डोकी एकमेकांना चिकटतात. (A) शुक्राणूंच्या झुबक्याची सुरुवातीची निर्मिती एका शुक्राणू (पांढरे वर्तुळ) आणि तीन शुक्राणू (पिवळे वर्तुळ) यांच्यापासून सुरू होते, ज्यात सर्पिलाकार रचना शेपटीपासून सुरू होऊन डोक्यापाशी संपते. (B) ॲक्रिडिन ऑरेंजने रंगवलेल्या शुक्राणूंच्या स्मीअरचा फोटोमायक्रोग्राफ, ज्यात चिकटलेली शुक्राणूंची डोकी (बाण) दिसत आहेत. स्त्राव डोक्यांना झाकतो. आवर्धन × 1000. (C) मायक्रोफ्लुइडिक चॅनेलमध्ये प्रवाहाद्वारे वाहून नेल्या जाणाऱ्या मोठ्या शलाकेची निर्मिती (950 fps वर हाय-स्पीड कॅमेरा वापरून). (D) ॲक्रिडिन ऑरेंजने रंगवलेल्या शुक्राणूंच्या स्मीअरचा मायक्रोग्राफ, ज्यात मोठे झुबके (बाण) दिसत आहेत. आवर्धन: ×200.
अ‍ॅक्रिडिन ऑरेंजने रंगवलेल्या शुक्राणूंच्या शलाकेचा आणि स्मीअरचा स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोग्राफ. (A, B, D, E) हे शुक्राणूंचे डिजिटल कलर स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोग्राफ आहेत, आणि C व F हे अ‍ॅक्रिडिन ऑरेंजने रंगवलेल्या शुक्राणूंच्या स्मीअरचे मायक्रोग्राफ आहेत, ज्यात पुच्छीय जाळ्याला वेढून बसलेले अनेक शुक्राणूंचे संलग्नन दाखवले आहे. (AC) शुक्राणूंचे समूह संलग्न शेपटींच्या (बाण) जाळ्याच्या रूपात दाखवले आहेत. (D) शेपटीभोवती वेढलेल्या अनेक शुक्राणूंचे (चिकट पदार्थासह, गुलाबी बाह्यरेषा, बाण) संलग्नन. (E आणि F) चिकट पदार्थाने (पॉइंटर्स) आच्छादलेले शुक्राणूंच्या डोक्यांचे समूह (पॉइंटर्स). शुक्राणूंनी अनेक भोवऱ्यासारख्या रचनांसह जुडगे तयार केले (F). (C) ×४०० आणि (F) ×२०० आवर्धन.
ट्रान्समिशन इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपीचा वापर करून, आम्हाला असे आढळले की शुक्राणूंच्या पुंजक्यांना शेपटी जोडलेली होती (आकृती 6A, C), शेपटीला डोके जोडलेले होते (आकृती 6B), किंवा शेपटीला डोके जोडलेले होते (आकृती 6D). पुंजक्यातील शुक्राणूंची डोकी वक्र असून, छेदामध्ये दोन केंद्रकीय क्षेत्रे दिसतात (आकृती 6D). छेदलेल्या पुंजक्यामध्ये, शुक्राणूंना पिळवटलेले डोके होते, ज्यात दोन केंद्रकीय क्षेत्रे आणि अनेक कशाभिका क्षेत्रे होती (आकृती 5A).
शुक्राणूंच्या जुडग्यामधील जोडणाऱ्या शेपटी आणि शुक्राणूंच्या डोक्यांना जोडणारा गुच्छीकरण पदार्थ दर्शवणारा डिजिटल रंगीत इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकीय आलेख. (A) मोठ्या संख्येने असलेल्या शुक्राणूंची जोडलेली शेपटी. पोर्ट्रेट (बाण) आणि लँडस्केप (बाण) या दोन्ही प्रक्षेपणांमध्ये शेपटी कशी दिसते ते लक्षात घ्या. (B) शुक्राणूचे डोके (बाण) शेपटीला (बाण) जोडलेले आहे. (C) अनेक शुक्राणूंच्या शेपटी (बाण) जोडलेल्या आहेत. (D) गुच्छीकरण पदार्थ (AS, निळा) चार शुक्राणूंच्या डोक्यांना (जांभळा) जोडतो.
स्राव किंवा आवरणांनी झाकलेल्या शुक्राणूंच्या पुंजक्यांमधील शुक्राणूंची डोकी शोधण्यासाठी स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपीचा वापर करण्यात आला (आकृती 6B), ज्यावरून असे दिसून येते की शुक्राणूंचे पुंजके बाह्यपेशीय पदार्थाने स्थिर केले होते. एकत्रित झालेला पदार्थ शुक्राणूच्या डोक्यामध्ये (जेलीफिशच्या डोक्यासारखी रचना; आकृती 5B) केंद्रित झाला होता आणि टोकाकडे पसरला होता, ज्यामुळे ॲक्रिडिन ऑरेंजने रंगवल्यावर फ्लुरोसेन्स मायक्रोस्कोपीखाली तो चमकदार पिवळा दिसत होता (आकृती 6C). हा पदार्थ स्कॅनिंग मायक्रोस्कोपखाली स्पष्टपणे दिसतो आणि त्याला बंधक मानले जाते. सेमी-थिन सेक्शन्स (आकृती 5C) आणि ॲक्रिडिन ऑरेंजने रंगवलेल्या शुक्राणूंच्या स्मीअर्समध्ये दाटपणे भरलेली डोकी आणि वळलेल्या शेपटी असलेले शुक्राणूंचे पुंजके दिसले (आकृती 5D).
विविध पद्धती वापरून शुक्राणूंच्या डोक्यांचे आणि दुमडलेल्या शेपटींचे एकत्रीकरण दर्शवणारे विविध सूक्ष्म-छायाचित्रे. (A) शुक्राणूंच्या जुडग्याचे आडवे-छेदाचे डिजिटल रंगीत ट्रान्समिशन इलेक्ट्रॉन सूक्ष्म-छायाचित्र, ज्यात दोन-भागांचे केंद्रक (निळा) आणि अनेक कशाभिका भाग (हिरवा) असलेले गुंडाळलेले शुक्राणूचे डोके दिसत आहे. (B) डिजिटल रंगीत स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन सूक्ष्म-छायाचित्र, ज्यात जेलीफिशसारख्या शुक्राणूंच्या डोक्यांचा (बाण) एक समूह दिसत आहे, जो झाकलेला दिसतो. (C) अर्ध-पातळ छेद, ज्यात एकत्रित शुक्राणूंची डोकी (बाण) आणि वळलेल्या शेपटी (बाण) दिसत आहेत. (D) ॲक्रिडिन ऑरेंजने रंगवलेल्या शुक्राणूंच्या स्मीअरचे सूक्ष्म-छायाचित्र, ज्यात शुक्राणूंच्या डोक्यांचे समूह (बाण) आणि वळलेल्या चिकट शेपटी (बाण) दिसत आहेत. लक्षात घ्या की एक चिकट पदार्थ (S) शुक्राणूच्या डोक्याला झाकतो. (D) × १००० आवर्धन.
ट्रान्समिशन इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (आकृती 7A) वापरून असेही लक्षात आले की शुक्राणूंचे शीर्ष पिळलेले होते आणि केंद्रकांचा आकार सर्पिलाकार होता, ज्याची पुष्टी ॲक्रिडिन ऑरेंजने रंगवलेल्या आणि फ्लुरोसेन्स मायक्रोस्कोपी (आकृती 7B) वापरून तपासलेल्या शुक्राणूंच्या स्मीअर्सद्वारे झाली.
(अ) डिजिटल कलर ट्रान्समिशन इलेक्ट्रॉन मायक्रोग्राफ आणि (ब) ॲक्रिडिन ऑरेंजने रंगवलेला शुक्राणूंचा स्मीअर, ज्यामध्ये गुंडाळलेली डोकी आणि शुक्राणूंच्या डोक्यांचे व शेपटींचे जोडले जाणे (बाण) दिसत आहे. (ब) × १००० आवर्धन.
एक रोचक निष्कर्ष असा आहे की शार्काझीचे शुक्राणू एकत्र येऊन गतिशील तंतुमय गठ्ठे तयार करतात. या गठ्ठ्यांच्या गुणधर्मांमुळे, SST मध्ये शुक्राणूंच्या शोषण आणि साठवणुकीतील त्यांची संभाव्य भूमिका समजून घेण्यास आपल्याला मदत होते.
समागमानंतर, शुक्राणू योनीमध्ये प्रवेश करतात आणि एका तीव्र निवड प्रक्रियेतून जातात, ज्यामुळे केवळ मर्यादित संख्येने शुक्राणू SST मध्ये प्रवेश करतात¹⁵,¹⁶. आजपर्यंत, शुक्राणू SST मध्ये कोणत्या यंत्रणेद्वारे प्रवेश करतात आणि बाहेर पडतात हे अस्पष्ट आहे. कुक्कुटपालनात, प्रजातीनुसार शुक्राणू २ ते १० आठवड्यांच्या दीर्घ कालावधीसाठी SST मध्ये साठवले जातात⁶. SST मध्ये साठवणुकीदरम्यान वीर्याच्या स्थितीबद्दल वाद कायम आहे. ते गतिमान असतात की स्थिर? दुसऱ्या शब्दांत, शुक्राणू पेशी इतका वेळ SST मध्ये आपली स्थिती कशी टिकवून ठेवतात?
फोरमन४ यांनी सुचवले की SST मधील वास्तव्य आणि उत्सर्जन हे शुक्राणूंच्या गतिशीलतेच्या संदर्भात स्पष्ट केले जाऊ शकते. लेखकांचे असे गृहितक आहे की, शुक्राणू SST उपकलेद्वारे निर्माण झालेल्या द्रव प्रवाहाच्या विरुद्ध पोहून आपली स्थिती टिकवून ठेवतात आणि जेव्हा ऊर्जेच्या कमतरतेमुळे ते मागे सरकू लागतात, त्या बिंदूच्या खाली त्यांचा वेग कमी झाल्यावर शुक्राणू SST मधून बाहेर टाकले जातात. झानिबोनी५ यांनी SST उपकला पेशींच्या अग्रभागी असलेल्या भागात ॲक्वापोरिन २, ३ आणि ९ च्या उपस्थितीची पुष्टी केली, जे फोरमनच्या शुक्राणू साठवणूक मॉडेलला अप्रत्यक्षपणे समर्थन देऊ शकते. सध्याच्या अभ्यासात, आम्हाला असे आढळले की शार्कशीच्या शुक्राणूंपैकी जवळजवळ अर्धे शुक्राणू वाहत्या द्रवात सकारात्मक रिओलॉजी दर्शवतात आणि एकत्रित झालेले शुक्राणूंचे गठ्ठे सकारात्मक रिओलॉजी दर्शवणाऱ्या शुक्राणूंची संख्या वाढवतात, जरी एकत्रीकरणामुळे त्यांचा वेग कमी होतो. शुक्राणू पेशी पक्ष्याच्या फॅलोपियन ट्यूबमधून फलनाच्या जागेपर्यंत कसा प्रवास करतात हे पूर्णपणे समजलेले नाही. सस्तन प्राण्यांमध्ये, फॉलिक्युलर द्रव शुक्राणूंना रासायनिकरित्या आकर्षित करतो. तथापि, केमोअट्रॅक्टंट्स शुक्राणूंना लांब अंतरावर जाण्यासाठी निर्देशित करतात असे मानले जाते⁷. म्हणून, शुक्राणूंच्या वहनासाठी इतर यंत्रणा जबाबदार आहेत. समागमानंतर बाहेर पडणाऱ्या फॅलोपियन ट्यूबमधील द्रवाच्या विरुद्ध दिशेने स्वतःला दिशा देण्याची आणि वाहण्याची शुक्राणूंची क्षमता, उंदरांमध्ये शुक्राणूंना लक्ष्य करण्यामधील एक प्रमुख घटक असल्याचे नोंदवले गेले आहे. पार्कर¹⁷ यांनी सुचवले की पक्षी आणि सरपटणाऱ्या प्राण्यांमध्ये शुक्राणू सिलिअरी प्रवाहाच्या विरुद्ध पोहून अंडवाहिनी ओलांडतात. जरी हे पक्ष्यांमध्ये प्रायोगिकरित्या सिद्ध झाले नसले तरी, अडोल्फी¹⁸ यांनी सर्वप्रथम शोधून काढले की, जेव्हा फिल्टर पेपरच्या पट्टीने कव्हरस्लिप आणि स्लाईडमध्ये द्रवाचा पातळ थर तयार केला जातो, तेव्हा पक्ष्यांचे शुक्राणू सकारात्मक परिणाम देतात. रिओलॉजी. हिनो आणि यानागिमाची [१९] यांनी उंदराचे अंडाशय-नलिका-गर्भाशय संकुल एका परफ्यूजन रिंगमध्ये ठेवले आणि फॅलोपियन ट्यूबमधील द्रव प्रवाह पाहण्यासाठी इस्थमसमध्ये १ µl शाई इंजेक्ट केली. त्यांना फॅलोपियन ट्यूबमध्ये आकुंचन आणि शिथिलतेची एक अत्यंत सक्रिय हालचाल दिसून आली, ज्यामध्ये सर्व शुक्राणू स्थिरपणे फॅलोपियन ट्यूबच्या अ‍ॅम्प्युलाकडे सरकत होते. लेखकांनी शुक्राणूंच्या उत्थानासाठी आणि फलनासाठी खालच्या फॅलोपियन ट्यूबमधून वरच्या फॅलोपियन ट्यूबमध्ये होणाऱ्या द्रव प्रवाहाच्या महत्त्वावर भर दिला आहे. ब्रिलार्ड२० यांनी नोंदवले आहे की कोंबड्या आणि टर्कीमध्ये, शुक्राणू योनीच्या प्रवेशद्वारापासून, जिथे ते साठवले जातात, तेथून गर्भाशय-योनीच्या जंक्शनपर्यंत, जिथे ते साठवले जातात, सक्रिय हालचालीद्वारे स्थलांतर करतात. तथापि, गर्भाशय-योनी जंक्शन आणि इन्फंडिब्युलम दरम्यान या हालचालीची आवश्यकता नसते कारण शुक्राणू निष्क्रिय विस्थापनाद्वारे वाहून नेले जातात. या पूर्वीच्या शिफारसी आणि सध्याच्या अभ्यासात मिळालेले परिणाम लक्षात घेता, असे मानले जाऊ शकते की शुक्राणूंची प्रवाहाच्या विरुद्ध दिशेने जाण्याची क्षमता (ऱ्हीओलॉजी) हा त्या गुणधर्मांपैकी एक आहे ज्यावर निवड प्रक्रिया आधारित आहे. हे शुक्राणूंचा योनीमार्गातून मार्ग आणि साठवणुकीसाठी CCT मध्ये त्यांचा प्रवेश निश्चित करते. फॉर्मन४ ने सुचविल्याप्रमाणे, यामुळे शुक्राणूंना काही काळासाठी SST आणि त्याच्या अधिवासात प्रवेश करण्याची आणि नंतर त्यांचा वेग कमी झाल्यावर बाहेर पडण्याची प्रक्रिया देखील सुलभ होऊ शकते.
दुसरीकडे, मात्सुझाकी आणि सासानामी २१ यांनी असे सुचवले की पक्ष्यांच्या शुक्राणूंमध्ये नर आणि मादी प्रजनन मार्गांमध्ये सुप्तावस्थेपासून गतिशीलतेपर्यंत गतिशीलतेचे बदल होतात. शुक्राणूंच्या दीर्घकाळ साठवणुकीचे आणि SST मधून बाहेर पडल्यानंतर त्यांच्या पुनरुज्जीवनाचे स्पष्टीकरण देण्यासाठी, SST मधील शुक्राणूंच्या गतिशीलतेवर प्रतिबंध येतो, असे मांडण्यात आले आहे. ऑक्सिजनच्या कमतरतेच्या परिस्थितीत, मात्सुझाकी आणि सहकाऱ्यांनी १ SST मध्ये लॅक्टेटचे उच्च उत्पादन आणि उत्सर्जन होत असल्याचे नोंदवले आहे, ज्यामुळे तेथील शुक्राणूंच्या गतिशीलतेवर प्रतिबंध येऊ शकतो. या प्रकरणात, शुक्राणूंच्या रियोलॉजीचे महत्त्व त्यांच्या साठवणुकीत नव्हे, तर त्यांच्या निवडीत आणि शोषणात दिसून येते.
SST मध्ये शुक्राणूंच्या दीर्घ साठवण कालावधीसाठी शुक्राणूंच्या एकत्रीकरणाचा नमुना हे एक संभाव्य स्पष्टीकरण मानले जाते, कारण कुक्कुटपालनात शुक्राणू टिकवून ठेवण्याचा हा एक सामान्य नमुना आहे²,²²,²³. बॅक्स्ट आणि सहकाऱ्यांनी² असे निरीक्षण केले की बहुतेक शुक्राणू एकमेकांना चिकटून पुंजके तयार करतात आणि लांडग्यांच्या CCM मध्ये एकटे शुक्राणू क्वचितच आढळतात. दुसरीकडे, वेन आणि सहकाऱ्यांनी²⁴ कोंबड्यांमध्ये SST च्या पोकळीत अधिक विखुरलेले शुक्राणू आणि कमी शुक्राणूंचे पुंजके असल्याचे निरीक्षण केले. या निरीक्षणांवर आधारित, असे गृहीत धरले जाऊ शकते की शुक्राणूंच्या एकत्रीकरणाची प्रवृत्ती पक्ष्यांमध्ये आणि एकाच वीर्यातील शुक्राणूंमध्ये भिन्न असते. याव्यतिरिक्त, व्हॅन क्रे आणि सहकाऱ्यांनी⁹ असे सुचवले की एकत्रित शुक्राणूंचे यादृच्छिक विघटन हे फॅलोपियन ट्यूबच्या पोकळीत शुक्राणूंच्या हळूहळू प्रवेशासाठी जबाबदार आहे. या गृहितकानुसार, कमी गुच्छीकरण क्षमता असलेले शुक्राणू SST मधून सर्वात आधी बाहेर टाकले पाहिजेत. या संदर्भात, शुक्राणूंची गुच्छीकरण करण्याची क्षमता ही 'डर्टी बर्ड्स'मधील शुक्राणू स्पर्धेच्या निकालावर प्रभाव टाकणारा एक घटक असू शकते. याव्यतिरिक्त, गुच्छीकृत शुक्राणू जितका जास्त काळ विलग राहतात, तितकी जास्त काळ प्रजननक्षमता टिकून राहते.
जरी अनेक अभ्यासांमध्ये शुक्राणूंचे एकत्रीकरण आणि त्यांचे जुडग्यांमध्ये एकत्र येणे पाहिले गेले असले तरी²,²²,²⁴, SST मधील त्यांच्या गतिकीय निरीक्षणाच्या गुंतागुंतीमुळे त्यांचे तपशीलवार वर्णन केले गेले नाही. इन विट्रो (in vitro) शुक्राणूंच्या एकत्रीकरणाचा अभ्यास करण्याचे अनेक प्रयत्न केले गेले आहेत. जेव्हा लटकणाऱ्या बीज थेंबातून पातळ तार काढली गेली, तेव्हा मोठ्या प्रमाणावर परंतु तात्पुरते एकत्रीकरण दिसून आले. यामुळे थेंबातून एक लांबट बुडबुडा बाहेर येतो, जो शुक्रग्रंथीची नक्कल करतो. ३डी (3D) मर्यादा आणि कमी ड्रिप ड्रायिंग वेळेमुळे, संपूर्ण ब्लॉक लवकरच खराब झाला⁹. सध्याच्या अभ्यासात, शार्काशी कोंबड्या आणि मायक्रोफ्लुइडिक चिप्स वापरून, आम्ही हे झुबके कसे तयार होतात आणि ते कसे फिरतात याचे वर्णन करू शकलो. वीर्य संकलनानंतर लगेचच शुक्राणूंचे जुडगे तयार झाले आणि ते सर्पिलाकारात फिरताना आढळले, प्रवाहात असताना त्यांनी सकारात्मक रियोलॉजी (positive rheology) दर्शविली. शिवाय, स्थूलमानाने पाहिल्यास, विलग शुक्राणूंच्या तुलनेत शुक्राणूंच्या जुडग्यांमध्ये गतिशीलतेची रेषीयता वाढल्याचे दिसून आले आहे. यावरून असे सूचित होते की, SST मध्ये प्रवेश करण्यापूर्वी शुक्राणूंचे एकत्रीकरण होऊ शकते आणि पूर्वी सुचविल्याप्रमाणे (टिंगारी आणि लेक१२) तणावामुळे शुक्राणू उत्पादन एका लहान क्षेत्रापुरते मर्यादित नाही. गुच्छ तयार होण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान, शुक्राणू एकत्र येईपर्यंत एकाच लयीत पोहतात, त्यानंतर त्यांच्या शेपटी एकमेकांभोवती गुंडाळल्या जातात आणि शुक्राणूचे डोके मोकळे राहते, परंतु शेपटी आणि शुक्राणूचा दूरचा भाग एका चिकट पदार्थाने एकत्र चिकटतो. त्यामुळे, लिगामेंटचे मोकळे डोके हालचालीसाठी जबाबदार असते, जे लिगामेंटच्या उर्वरित भागाला ओढते. शुक्राणूंच्या गुच्छांच्या स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपीमध्ये चिकटलेली शुक्राणूंची डोकी मोठ्या प्रमाणात चिकट पदार्थाने झाकलेली दिसली, यावरून असे सूचित होते की शुक्राणूंची डोकी विश्राम अवस्थेतील गुच्छांमध्ये चिकटलेली होती, जे कदाचित साठवणुकीच्या ठिकाणी (SST) पोहोचल्यानंतर घडले असावे.
जेव्हा शुक्राणूंच्या स्मीअरला ॲक्रिडिन ऑरेंजने रंगवले जाते, तेव्हा शुक्राणू पेशींभोवती असलेला बाह्यपेशीय चिकट पदार्थ फ्लोरोसेंट मायक्रोस्कोपखाली दिसतो. हा पदार्थ शुक्राणूंच्या पुंजक्यांना सभोवतालच्या कोणत्याही पृष्ठभागांना किंवा कणांना चिकटून राहण्यास मदत करतो, जेणेकरून ते सभोवतालच्या प्रवाहाबरोबर वाहून जात नाहीत. अशाप्रकारे, आमची निरीक्षणे गतिशील पुंजक्यांच्या स्वरूपातील शुक्राणूंच्या चिकटण्याच्या क्षमतेची भूमिका दर्शवतात. प्रवाहाच्या विरुद्ध पोहण्याची आणि जवळच्या पृष्ठभागांना चिकटून राहण्याची त्यांची क्षमता शुक्राणूंना SST मध्ये जास्त काळ टिकून राहण्यास मदत करते.
रॉथस्चाइल्ड२५ यांनी सस्पेंशनच्या थेंबातील गोवंशाच्या वीर्याच्या तरंगत्या वितरणाचा अभ्यास करण्यासाठी हेमोसायटोमेट्री कॅमेरा वापरला आणि मायक्रोस्कोपच्या उभ्या व आडव्या दोन्ही ऑप्टिकल अक्षांसह कॅमेऱ्याद्वारे फोटोमायक्रोग्राफ घेतले. निकालांवरून असे दिसून आले की शुक्राणू चेंबरच्या पृष्ठभागाकडे आकर्षित झाले होते. लेखकांच्या मते, शुक्राणू आणि पृष्ठभाग यांच्यात हायड्रोडायनॅमिक आंतरक्रिया असू शकतात. ही बाब, तसेच शार्कशी कोंबडीच्या वीर्याची चिकट पुंजके तयार करण्याची क्षमता लक्षात घेता, वीर्य SST च्या भिंतीला चिकटून राहण्याची आणि दीर्घ काळासाठी साठवून ठेवण्याची शक्यता वाढू शकते.
Bccetti आणि Afzeliu26 यांनी नोंदवले की युग्मक ओळख आणि एकत्रीकरणासाठी शुक्राणू ग्लायकोकॅलिक्स आवश्यक आहे. Forman10 यांनी निरीक्षण केले की पक्ष्यांच्या वीर्यावर न्यूरामिनिडेजने प्रक्रिया करून ग्लायकोप्रोटीन-ग्लायकोलिपिड आवरणातील α-ग्लायकोसिडिक बंधांचे जलविच्छेदन केल्याने शुक्राणूंच्या गतिशीलतेवर परिणाम न होता प्रजननक्षमता कमी झाली. लेखकांचे असे मत आहे की ग्लायकोकॅलिक्सवरील न्यूरामिनिडेजच्या परिणामामुळे गर्भाशय-योनीच्या संधीवर शुक्राणूंचे विलगीकरण बिघडते, ज्यामुळे प्रजननक्षमता कमी होते. त्यांच्या निरीक्षणांमध्ये ही शक्यता नाकारता येत नाही की न्यूरामिनिडेज उपचारामुळे शुक्राणू आणि अंडपेशी ओळखण्याची क्षमता कमी होऊ शकते. Forman आणि Engel10 यांना आढळले की जेव्हा कोंबड्यांमध्ये न्यूरामिनिडेजने प्रक्रिया केलेल्या वीर्याने योनीमार्गे कृत्रिम रेतन केले गेले तेव्हा प्रजननक्षमता कमी झाली. तथापि, नियंत्रण गटातील कोंबड्यांच्या तुलनेत, न्यूरामिनिडेजने प्रक्रिया केलेल्या शुक्राणूंनी केलेल्या IVF उपचाराने प्रजननक्षमतेवर कोणताही परिणाम झाला नाही. लेखकांनी असा निष्कर्ष काढला की, शुक्राणूच्या आवरणाभोवती असलेल्या ग्लायकोप्रोटीन-ग्लायकोलिपिड आवरणातील बदलांमुळे गर्भाशय-योनीच्या संधीवर शुक्राणूंचे विलगीकरण बिघडते, ज्यामुळे शुक्राणूंची फलित करण्याची क्षमता कमी होते. परिणामी, गर्भाशय-योनीच्या संधीच्या वेगामुळे शुक्राणूंचा नाश वाढतो, परंतु याचा शुक्राणू आणि अंड्यांच्या ओळखीवर परिणाम होत नाही.
टर्कीमध्ये बॅक्स्ट आणि बौचन ११ यांना SST च्या ल्युमेनमध्ये लहान पुटिका आणि पडद्याचे तुकडे आढळले आणि त्यांनी निरीक्षण केले की यापैकी काही कण शुक्राणूंच्या पडद्याशी एकरूप झाले होते. लेखकांच्या मते, हे संबंध SST मध्ये शुक्राणूंच्या दीर्घकालीन साठवणुकीस हातभार लावू शकतात. तथापि, संशोधकांनी या कणांचा स्रोत स्पष्ट केला नाही, की ते CCT उपकला पेशींद्वारे स्रवले जातात, पुरुष प्रजनन प्रणालीद्वारे तयार आणि स्रवले जातात, किंवा स्वतः शुक्राणूंद्वारे तयार होतात. तसेच, हे कण गुच्छीकरणासाठी जबाबदार असतात. ग्रुत्झनर आणि सहकाऱ्यांनी २७ अहवाल दिला की एपिडिडायमल उपकला पेशी एक विशिष्ट प्रथिन तयार करतात आणि स्रवतात जे एकल-छिद्र शुक्रमार्गांच्या निर्मितीसाठी आवश्यक असते. लेखकांनी असेही नोंदवले आहे की या गुच्छांचे विखुरणे एपिडिडायमल प्रथिनांच्या आंतरक्रियेवर अवलंबून असते. निक्सन आणि सहकाऱ्यांनी २८ शोधून काढले की ॲडनेक्सा एक प्रथिन स्रवतात, आम्लधर्मी सिस्टीन-समृद्ध ऑस्टिओनेक्टिन; SPARC हे लहान चोचीच्या इकिडना आणि प्लॅटिपसमध्ये शुक्राणूंच्या झुबक्यांच्या निर्मितीमध्ये सहभागी असते. या शलाकांचे विकिरण या प्रथिनाच्या हानीशी संबंधित आहे.
सध्याच्या अभ्यासात, इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी वापरून केलेल्या अल्ट्रास्ट्रक्चरल विश्लेषणातून असे दिसून आले की शुक्राणू मोठ्या प्रमाणात घन पदार्थाला चिकटलेले होते. असे मानले जाते की हे पदार्थ चिकटलेल्या डोक्यांच्या मध्ये आणि सभोवताली घनीभूत होणाऱ्या गुच्छीकरणासाठी जबाबदार आहेत, परंतु शेपटीच्या भागात ते कमी प्रमाणात आढळतात. आम्ही असे गृहीत धरतो की हा गुच्छीकरण करणारा पदार्थ पुरुष प्रजनन प्रणालीतून (एपीडिडायमिस किंवा वास डिफरन्स) वीर्यासोबत उत्सर्जित होतो, कारण वीर्यस्खलनादरम्यान वीर्य लसिका आणि वीर्यद्रवापासून वेगळे होताना आपण अनेकदा पाहतो. असे नोंदवले गेले आहे की पक्ष्यांचे शुक्राणू एपीडिडायमिस आणि वास डिफरन्समधून जात असताना, त्यांच्यामध्ये परिपक्वतेशी संबंधित बदल होतात, जे प्रथिने बांधण्याची आणि प्लाझ्मा लेमा-संबंधित ग्लायकोप्रोटीन्स मिळवण्याची त्यांची क्षमता वाढवतात. SST मधील शुक्राणूंच्या मूळ आवरणांवर या प्रथिनांचे टिकून राहणे हे सूचित करते की ही प्रथिने शुक्राणूंच्या आवरणाची स्थिरता मिळवण्यावर प्रभाव टाकू शकतात ३० आणि त्यांची प्रजननक्षमता निश्चित करू शकतात ३१. अहमद आणि इतरांनी32 अहवाल दिला की पुरुष प्रजनन संस्थेच्या विविध भागांतून (वृषणांपासून ते डिस्टल वास डिफरन्सपर्यंत) मिळवलेल्या शुक्राणूंनी द्रव साठवणुकीच्या परिस्थितीत, साठवणुकीच्या तापमानाची पर्वा न करता, व्यवहार्यतेमध्ये क्रमशः वाढ दर्शविली आणि कृत्रिम रेतनानंतर कोंबड्यांमध्ये फॅलोपियन ट्यूबमध्ये व्यवहार्यता देखील वाढते.
शार्कशी कोंबडीच्या शुक्राणूंच्या पुंजक्यांची वैशिष्ट्ये आणि कार्ये इकिडना, प्लॅटिपस, वुड माईस, डीअर रॅट्स आणि गिनीपिग यांसारख्या इतर प्रजातींपेक्षा वेगळी आहेत. शार्कशी कोंबड्यांमध्ये, एकेरी शुक्राणूंच्या तुलनेत शुक्राणूंच्या पुंजक्यांच्या निर्मितीमुळे त्यांचा पोहण्याचा वेग कमी झाला. तथापि, या पुंजक्यांमुळे रियोलॉजिकली पॉझिटिव्ह शुक्राणूंची टक्केवारी वाढली आणि गतिशील वातावरणात स्वतःला स्थिर ठेवण्याची शुक्राणूंची क्षमता वाढली. अशाप्रकारे, आमचे निष्कर्ष या पूर्वीच्या सूचनेची पुष्टी करतात की SST मधील शुक्राणूंचे एकत्रीकरण हे दीर्घकालीन शुक्राणू साठवणुकीशी संबंधित आहे. आम्ही अशीही एक गृहीत कल्पना मांडतो की, शुक्राणूंची पुंजके तयार करण्याची प्रवृत्ती SST मधील शुक्राणूंच्या नुकसानीचा दर नियंत्रित करू शकते, ज्यामुळे शुक्राणू स्पर्धेचा निकाल बदलू शकतो. या गृहितकानुसार, कमी एकत्रीकरण क्षमता असलेले शुक्राणू SST मधून प्रथम बाहेर पडतात, तर उच्च एकत्रीकरण क्षमता असलेले शुक्राणू बहुतेक संतती निर्माण करतात. एकेरी-छिद्र शुक्राणूंच्या पुंजक्यांची निर्मिती फायदेशीर आहे आणि पालक-संतती गुणोत्तरावर परिणाम करते, परंतु त्यासाठी एक वेगळी यंत्रणा वापरली जाते. एकिड्ना आणि प्लॅटिपसमध्ये, शुक्राणूंचा पुढचा वेग वाढवण्यासाठी ते एकमेकांना समांतर रचलेले असतात. एकिड्नांचे पुंजके एका शुक्राणूपेक्षा सुमारे तीन पट अधिक वेगाने जातात. असे मानले जाते की एकिड्नांमध्ये अशा शुक्राणूंच्या पुंजक्यांची निर्मिती ही वर्चस्व टिकवून ठेवण्यासाठी झालेली एक उत्क्रांतीवादी अनुकूलता आहे, कारण माद्या अनेक नरांसोबत समागम करतात. त्यामुळे, वेगवेगळ्या वीर्यातील शुक्राणू अंड्याच्या फलनासाठी तीव्र स्पर्धा करतात.
शार्कसी कोंबड्यांचे एकत्रित झालेले शुक्राणू फेज कॉन्ट्रास्ट मायक्रोस्कोपी वापरून सहजपणे पाहता येतात, जे फायदेशीर मानले जाते कारण त्यामुळे इन विट्रो (प्रयोगशाळेत) शुक्राणूंच्या वर्तनाचा अभ्यास करणे सोपे होते. शार्कसी कोंबड्यांमध्ये शुक्राणूंच्या गुच्छांची निर्मिती ज्या यंत्रणेद्वारे प्रजननास चालना देते, ती काही प्लेसेंटल सस्तन प्राण्यांमध्ये दिसणाऱ्या यंत्रणेपेक्षा वेगळी आहे, जे सहकारी शुक्राणू वर्तन दर्शवतात, जसे की वुड माईस (लाकडी उंदीर), जिथे काही शुक्राणू अंड्यांपर्यंत पोहोचतात, आणि इतर संबंधित व्यक्तींना त्यांच्या अंड्यांपर्यंत पोहोचण्यास आणि त्यांना नुकसान पोहोचवण्यास मदत करतात. स्वतःला सिद्ध करण्यासाठी. परोपकारी वर्तन. स्व-फलन ३४. शुक्राणूंमधील सहकारी वर्तनाचे आणखी एक उदाहरण डीअर माईसमध्ये (हरिण उंदरांमध्ये) आढळले, जिथे शुक्राणू सर्वात जास्त अनुवांशिकदृष्ट्या संबंधित शुक्राणूंना ओळखण्यास आणि त्यांच्याशी एकत्र येण्यास सक्षम होते आणि असंबंधित शुक्राणूंच्या तुलनेत आपला वेग वाढवण्यासाठी सहकारी गट तयार करत होते ३५.
या अभ्यासात मिळालेले निष्कर्ष फोमनच्या SWS मध्ये शुक्राणूंच्या दीर्घकालीन साठवणुकीच्या सिद्धांताशी विसंगत नाहीत. संशोधकांच्या मते, शुक्राणू पेशी SST च्या अस्तरावरील उपकला पेशींच्या प्रवाहात दीर्घ काळासाठी फिरत राहतात आणि एका विशिष्ट कालावधीनंतर, शुक्राणू पेशींमधील ऊर्जेचा साठा संपतो, ज्यामुळे त्यांचा वेग कमी होतो. यामुळे कमी आण्विक वजनाच्या पदार्थांना बाहेर टाकणे शक्य होते. SST च्या पोकळीतून (फॅलोपियन ट्यूबची पोकळी) द्रवाच्या प्रवाहामुळे शुक्राणूंची ऊर्जा खर्च होते. सध्याच्या अभ्यासात, आम्ही पाहिले की अर्ध्या एकल शुक्राणूंनी वाहत्या द्रवाच्या विरुद्ध पोहण्याची क्षमता दर्शविली आणि त्यांच्या जुडग्यातील आसंजनामुळे त्यांची सकारात्मक रियोलॉजी दर्शविण्याची क्षमता वाढली. शिवाय, आमचा डेटा मात्सुझाकी आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांच्या निष्कर्षांशी सुसंगत आहे, ज्यांनी नोंदवले की SST मध्ये वाढलेला लॅक्टेट स्राव तेथील शुक्राणूंच्या गतिशीलतेला प्रतिबंधित करू शकतो. तथापि, आमचे निष्कर्ष SST मधील त्यांच्या वर्तनावर प्रकाश टाकण्याच्या प्रयत्नात, मायक्रोचॅनेलच्या आत गतिशील वातावरणाच्या उपस्थितीत शुक्राणूंच्या गतिशील लिगामेंट्सची निर्मिती आणि त्यांच्या रियोलॉजिकल वर्तनाचे वर्णन करतात. भविष्यातील संशोधनात गुच्छीकरण करणाऱ्या घटकाची रासायनिक रचना आणि उगम निश्चित करण्यावर लक्ष केंद्रित केले जाऊ शकते, ज्यामुळे संशोधकांना द्रव वीर्य साठवण्याचे नवीन मार्ग विकसित करण्यास आणि प्रजननक्षमतेचा कालावधी वाढविण्यात निःसंशयपणे मदत होईल.
या अभ्यासात शुक्राणू दाता म्हणून पंधरा ३० आठवड्यांच्या, मानेवर केस नसलेल्या नर शार्कासी (समयुग्मजी प्रभावी; Na Na) पक्ष्यांची निवड करण्यात आली. हे पक्षी इजिप्तमधील आशित गव्हर्नरेट येथील आशित विद्यापीठाच्या कृषी विद्याशाखेच्या संशोधन कुक्कुटपालन फार्ममध्ये वाढवण्यात आले होते. पक्ष्यांना स्वतंत्र पिंजऱ्यांमध्ये (३० x ४० x ४० सें.मी.) ठेवण्यात आले होते, त्यांच्यासाठी १६ तास प्रकाश आणि ८ तास अंधार असा प्रकाश कार्यक्रम आखण्यात आला होता आणि त्यांना प्रत्येकी १६० ग्रॅम क्रूड प्रोटीन, २८०० किलोकॅलरी चयापचयक्षम ऊर्जा, ३५ ग्रॅम कॅल्शियम आणि प्रति किलोग्राम आहारात ५ ग्रॅम उपलब्ध फॉस्फरस असलेला आहार देण्यात आला.
डेटा 36, 37 नुसार, पुरुषांकडून पोटाच्या मालिशद्वारे वीर्य गोळा करण्यात आले. 3 दिवसांत 15 पुरुषांकडून एकूण 45 वीर्य नमुने गोळा करण्यात आले. वीर्य (n = 15/दिवस) बेल्सविले पोल्ट्री सीमेन डायल्यूएंटमध्ये त्वरित 1:1 (v:v) प्रमाणात पातळ करण्यात आले, ज्यामध्ये पोटॅशियम डायफॉस्फेट (1.27 ग्रॅम), मोनोसोडियम ग्लूटामेट मोनोहायड्रेट (0.867 ग्रॅम), फ्रुक्टोज (0.5 ग्रॅम), निर्जल सोडियम ॲसिटेट (0.43 ग्रॅम), ट्रिस(हायड्रॉक्सीमिथाइल)अमिनोमेथेन (0.195 ग्रॅम), पोटॅशियम सायट्रेट मोनोहायड्रेट (0.064 ग्रॅम), पोटॅशियम मोनोफॉस्फेट (0.065 ग्रॅम), मॅग्नेशियम क्लोराईड (0.034 ग्रॅम) आणि H2O (100 मिली) असते, pH = 7.5, ऑस्मोलॅरिटी 333 mOsm/kg38. वीर्याची गुणवत्ता (ओलावा) चांगली आहे याची खात्री करण्यासाठी, विरल केलेल्या वीर्य नमुन्यांची प्रथम प्रकाश सूक्ष्मदर्शकाखाली तपासणी करण्यात आली आणि नंतर संकलनानंतर अर्ध्या तासाच्या आत वापरण्यापर्यंत ते ३७°C तापमानाच्या वॉटर बाथमध्ये साठवून ठेवण्यात आले.
शुक्राणूंची गतिकी आणि प्रवाहशास्त्र यांचे वर्णन मायक्रोफ्लुइडिक उपकरणांच्या प्रणालीचा वापर करून केले आहे. वीर्याचे नमुने बेल्ट्सविले एव्हियन सीमेन डायल्यूएंटमध्ये १:४० प्रमाणात आणखी विरल केले गेले, मायक्रोफ्लुइडिक उपकरणामध्ये भरले गेले (खाली पहा), आणि मायक्रोफ्लुइडिक्स वैशिष्ट्यीकरणासाठी पूर्वी विकसित केलेल्या संगणकीकृत वीर्य विश्लेषण (CASA) प्रणालीचा वापर करून गतिज मापदंड निश्चित केले गेले. द्रव माध्यमांमधील शुक्राणूंच्या गतिशीलतेवर (यांत्रिक अभियांत्रिकी विभाग, अभियांत्रिकी विद्याशाखा, अस्युट विद्यापीठ, इजिप्त). प्लगइन येथे डाउनलोड केले जाऊ शकते: http://www.assiutmicrofluidics.com/research/casa39. वक्र वेग (VCL, μm/s), रेषीय वेग (VSL, μm/s) आणि सरासरी मार्ग वेग (VAP, μm/s) मोजले गेले. टक्सन ISH1000 कॅमेऱ्याला जोडलेल्या एका उलट्या ऑप्टिका XDS-3 फेज कॉन्ट्रास्ट मायक्रोस्कोपचा (40x ऑब्जेक्टिव्हसह) वापर करून, शुक्राणूंचे व्हिडिओ 30 fps वर 3 सेकंदांसाठी घेतले गेले. प्रत्येक नमुन्यासाठी किमान तीन क्षेत्रे आणि 500 ​​शुक्राणूंच्या मार्गांचा अभ्यास करण्यासाठी CASA सॉफ्टवेअरचा वापर करा. रेकॉर्ड केलेल्या व्हिडिओवर घरगुती CASA वापरून प्रक्रिया केली गेली. CASA प्लग-इनमधील गतिशीलतेची व्याख्या प्रवाहाच्या दराच्या तुलनेत शुक्राणूंच्या पोहण्याच्या गतीवर आधारित आहे आणि त्यात बाजूकडील हालचालींसारख्या इतर पॅरामीटर्सचा समावेश नाही, कारण द्रव प्रवाहामध्ये हे अधिक विश्वसनीय असल्याचे आढळले आहे. रिओलॉजिकल गती म्हणजे शुक्राणू पेशींची द्रव प्रवाहाच्या दिशेच्या विरुद्ध दिशेने होणारी हालचाल. रिओलॉजिकल गुणधर्म असलेल्या शुक्राणूंना गतिशील शुक्राणूंच्या संख्येने भागले गेले; स्थिर असलेले शुक्राणू आणि संवहन पद्धतीने हालचाल करणारे शुक्राणू मोजणीतून वगळण्यात आले.
अन्यथा नमूद केल्याशिवाय, वापरलेली सर्व रसायने एल्गोम्होरिया फार्मास्युटिकल्स (कैरो, इजिप्त) कडून मिळवण्यात आली होती. हे उपकरण एल-शेरी आणि इतरांनी वर्णन केल्याप्रमाणे काही सुधारणांसह तयार करण्यात आले होते. मायक्रोचॅनेल तयार करण्यासाठी वापरलेल्या साहित्यामध्ये काचेच्या प्लेट्स (हॉवर्ड ग्लास, वॉर्सेस्टर, एमए), एसयू-८-२५ निगेटिव्ह रेझिस्ट (मायक्रोकेम, न्यूटन, सीए), डायॲसिटोन अल्कोहोल (सिग्मा एल्ड्रिच, स्टाइनहाइम, जर्मनी), आणि पॉलीॲसिटोन (-१८४, डाऊ कॉर्निग, मिडलँड, मिशिगन) यांचा समावेश होता. सॉफ्ट लिथोग्राफीचा वापर करून मायक्रोचॅनेल तयार केले जातात. प्रथम, इच्छित मायक्रोचॅनेल डिझाइन असलेला एक पारदर्शक संरक्षक फेस मास्क उच्च रिझोल्यूशन प्रिंटरवर (प्रिझमॅटिक, कैरो, इजिप्त आणि पॅसिफिक आर्ट्स अँड डिझाइन, मार्खम, ओएन) प्रिंट करण्यात आला. सब्सट्रेट म्हणून काचेच्या प्लेट्स वापरून मास्टर्स बनवण्यात आले. प्लेट्स ॲसिटोन, आयसोप्रोपेनॉल आणि डीआयनाइज्ड पाण्यात स्वच्छ करण्यात आल्या आणि नंतर स्पिन कोटिंगद्वारे (३००० आरपीएम, १ मिनिट) एसयू८-२५ चा २० मायक्रॉनचा थर चढवण्यात आला. त्यानंतर SU-8 चे थर हळुवारपणे वाळवले (65°C, 2 मिनिटे आणि 95°C, 10 मिनिटे) आणि 50 सेकंदांसाठी UV किरणांच्या संपर्कात ठेवले. संपर्कात आलेल्या SU-8 थरांना क्रॉसलिंक करण्यासाठी, संपर्कात ठेवल्यानंतर 65°C आणि 95°C वर अनुक्रमे 1 मिनिट आणि 4 मिनिटांसाठी बेक केले, आणि त्यानंतर 6.5 मिनिटांसाठी डायॲसिटोन अल्कोहोलमध्ये विकसित केले. SU-8 थर आणखी घट्ट करण्यासाठी वॅफल्स हार्ड बेक केले (200°C वर 15 मिनिटे).
मोनोमर आणि हार्डनर १०:१ या वजनी गुणोत्तरात मिसळून PDMS तयार करण्यात आले, त्यानंतर व्हॅक्यूम डेसिकेटरमध्ये त्यातील हवा काढून टाकण्यात आली आणि ते SU-8 मेन फ्रेमवर ओतण्यात आले. PDMS ला ओव्हनमध्ये (१२०°C, ३० मिनिटे) क्युअर करण्यात आले, त्यानंतर चॅनेल्स कापून काढण्यात आले, मास्टरपासून वेगळे करण्यात आले आणि मायक्रोचॅनेलच्या इनलेट व आउटलेटला ट्यूब्स जोडता याव्यात यासाठी त्यांना छिद्रे पाडण्यात आली. शेवटी, इतरत्र वर्णन केल्याप्रमाणे, पोर्टेबल कोरोना प्रोसेसर (इलेक्ट्रो-टेक्निक प्रॉडक्ट्स, शिकागो, IL) वापरून PDMS मायक्रोचॅनेल्स मायक्रोस्कोप स्लाईड्सना कायमस्वरूपी जोडण्यात आले. या अभ्यासात वापरलेल्या मायक्रोचॅनेलचे माप २०० µm × २० µm (रुंदी × उंची) असून ते ३.६ सेमी लांब आहे.
मायक्रोचॅनेलच्या आत हायड्रोस्टॅटिक दाबामुळे होणारा द्रव प्रवाह, इनलेट जलाशयातील द्रवाची पातळी आउटलेट जलाशयातील उंचीच्या फरकापेक्षा Δh39 जास्त ठेवून साधला जातो (आकृती 1).
येथे f हा घर्षण गुणांक आहे, जो आयताकृती चॅनेलमधील स्तरीय प्रवाहासाठी f = C/Re असा परिभाषित केला जातो, जिथे C हा चॅनेलच्या गुणोत्तरावर अवलंबून असलेला एक स्थिरांक आहे, L ही मायक्रोचॅनेलची लांबी आहे, Vav हा मायक्रोचॅनेलच्या आतील सरासरी वेग आहे, Dh हा चॅनेलचा हायड्रॉलिक व्यास आहे, g – गुरुत्वाकर्षणामुळे होणारे त्वरण आहे. या समीकरणाचा वापर करून, खालील समीकरणाद्वारे सरासरी चॅनेल वेगाची गणना केली जाऊ शकते: